1 概述
锌铁合金电镀有酸碱两类溶液，镀层的铁含量从0.2% ～27.0% ，铁含量为3% 一15%的为高铁含量，低于1%为低铁含量。镀层铁含量0.2% ～0.8%的防护性能最优异，普遍认为最佳含铁量为0.4%。有文章指出：锌铁合金能提高漆膜的粘附力，具有良好的焊接加工性，抗蠕变性，易磷化以及优良的抗蚀性能(其抗蚀性为纯锌层的3～5倍)l1 。
目前国外锌铁合金电镀的应用越来越广泛，主要用于汽车、机械、航空、航天和电子等方面。日本zn—Fe合金电镀的应用较早且比较广泛。镀液有弱酸性氯化物与硫酸盐体系以及碱性锌酸盐体系。镀层中含微量铁(0.3% ～0.8%)的合金多用于汽车、机械、电子和电器各种部件;含铁量在15% ～25% 的锌铁合金，主要用于镀钢板和钢带，一般不进行铬盐钝化处理 国内Zn-Fe合金电镀也开始应用于生产。哈尔滨汽车制造厂采用碱性锌铁合金黑钝化，取得了良好的经济和社会效益I2。本工艺应用于生产实践始于1992年，有人对其防护性能作过监测：取代镀锌用于环境较好即腐蚀性轻微的工作环境，镀厚10 fan，经超铬(CrO3 2 L)彩钝干燥后，按GB/645886标准作盐雾试验，7周期(168 h)后，此时工件钝化膜既未变色，也无白锈，完好无损;取代热镀锌，用于环境较差即腐蚀性比较严重的工作环境，镀厚24『邶，按GB/T309—93标准，作硫酸铜浸渍试验，钢管完全符合热浸镀锌标准I 3。这表明本工艺取代电镀锌与热浸镀锌是可行的。
2 应用情况自20世纪90年代初以来，本工艺应用于挂镀，除钢铁零部件外，则为钢管、板材、轻钢龙骨与玛钢管件等;用于滚镀以标准件和小五金的数量较多，此外线材电镀也在选用。在应用中最受用户青睐的是钢管电镀与滚镀。因为两者处理铁杂质已成他们的一大难题，前者钢管内壁电镀难(没有理想的辅助阳极)，本工艺不仅成功解决了钢管内壁电镀，而且将铁杂质化害为利，消除了对铁杂质的处理，节约了处理费用，相应降低了生产成本。本工艺应用10年来，用户作了较为客观的评述，正如哈尔滨仪表厂电镀分厂在《材料保护>2oo1年第6期发表的《电镀锌铁合金工艺的应用》一文将应用情况总结了3点：(1)锌铁合金镀层硬度高，光亮度好。当镀层厚度达到10 Fm以上时机械抛光，其亮度可与镀铬层相媲美;(2)经银白色钝化后，做中性盐雾试验% h无白锈，彩色钝化后，中性盐雾试验165 h无白锈，且钝化膜不变色;(3)锌铁合金电镀工艺比镀锌工艺更稳定，镀液易维护，镀层防护性能可提高3倍以上
3 应用体会
3.1 严格控制基础液的浓度
本工艺的基础液由氯化锌、氯化钾或精制盐与硫酸亚铁组成。在生产过程中出现的镀层质量故障，多反映在低电流区，主要来自基础液的比例失调生产实践表明，当低电流区发灰、发雾或发黑时，则为镀液的分散能力降低，此时可能是主盐浓度高或是导电盐浓度低 如果主盐浓度高于上限，电流大，高区镀层不烧焦，且沉积速度快，但低电流区出现上述故障;若是浓度低于下限，电流稍大高区烧焦，沉积速度慢，光亮度降低，出现上述故障。若是导电盐浓度高于上限，镀液易发浑，适量加水，溶液便恢复清澈;低于下限，与主盐浓度低相似，不同的是槽电压略升高，这是主盐与导电盐低的区别。将主盐与导电盐控制在工艺范围内，上述故障便可消除生产实践还表明，镀后在3 n L硝酸液中浸洗时，高电流区发黄或彩钝后高区色泽出现深绿、墨绿甚至发黑而影响钝化外观质量时，表明是高区镀层铁含量增高所致。要消除此故障，电镀时要将阴极电流密度控制在工艺范围内。本工艺电流密度一般不采用上限，如果一直用上限，施镀的最后1/3时间要降到中下限之间，这样就不会影响钝化膜色泽。本工艺镀液中铁盐浓度为8、10、12 g/L，镀层中含铁量经测量分别为0.34% 、0.44% 、0.61%，均在工艺要求的0.2% 0.8%范围。为控制铁盐浓度应：(1)严格控制锌与铁阳极比在工艺范围;(2)管状件与滚镀件不挂铁阳极，管件内外镀，管内则挂铁的辅助阳极;(3)新配或转(3)新配或转化液，铁盐只一次性加入，日常生产不补加l4 J。
3.2稳定pH值
本工艺属弱酸性溶液，又由于镀液中有铁盐存在，电镀时pH值上升比一般弱酸性溶液要快。本工艺pH值在3.5～5.5，最佳值为4～5，此时溶液稳定，镀层铁含量保持在0.2% ～0.8% 。pH值高于上限，由于析氢量加大，溶液趋向碱化，生成的氢氧化物吸附于电极表面形成薄膜，抑制锌沉积，铁沉积加快，镀层铁含量增加。由于pH值上升， 增多，生成Fe(OH) ，轻则镀层粗糙或高电流区烧焦;重则溶液发浑，沉积速度慢，镀层灰暗。pH值低于下限，溶液酸度增大，析氢增多且密集，易滞留镀层表面，形成针孑L或气泡，影响镀层质量。同时阳极特别是铁阳极溶解加快，镀层尤其是高区镀层铁含量增多，影响正常钝化。试验表明，不同pH值的试片经彩钝后，pH值上限和下限的色泽接近，即高区棕绿色加深，彩虹色偏淡，形成鲜明反差。pH值在4～5时，彩虹色最佳l 。
影响pH值稳定的因素除析氢外，还有阳极的影响。这是由于本工艺含有Fe2 ，Fe2 属氧化剂。其氧化性能虽低于双氧水与高锰酸钾，但停镀不取阳极，则加快阳极的氧化反应，使溶液OH一增多，H 降低，pH值上升。某电镀厂用本工艺镀钢管时，停镀不取阳极，发现pH值上升较快。为验证pH值是否与阳极相关，作过6 d生产『生试验：3 d停镀取出阳极，pH值稳定，基本无变化;3 d停镀不取阳极，pH值平均每天上升0.5。取出阳极后调整pH值的周期，由原来2～3 d延长到10 d以上。为确保pH值的相对稳定，使电镀质量不受影响，采取的措施是：(1)每天用精密试纸测溶液pH值，高于5时用稀盐酸调至4;(2)阴极电流密度多用0.8 1.5 A/dm2，少用1.6～2.5 A/dm2;(3)停镀必须取出阳极，生产时再挂人。
4 有望取代热浸镀锌
热浸镀锌层不完全是纯锌层，确切地说也是锌铁合金层，因而具有优异的防护性能。热镀锌并未加入金属铁，铁来自高温(470～600℃)液态锌对铁制锌锅的熔解产生l6一。热镀锌防护性能优异，除镀层中含有铁外，还与镀层厚度(一般为50～100 t,-m)有直接关系。由于镀层厚而致密，孑L隙少，腐蚀介质不易渗入基体_7一。锌铁合金镀液中的铁，以铁盐形式加入，呈离子态(Fe2 )，在电场作用下，主要按异常共沉积的形式形成zn—Fe合金镀层。镀层的晶粒较纯锌层更加细小而致密。在腐蚀介质中，比纯锌层有更大的极化电阻和更正的稳定电位，因而比纯锌层有更高的抗蚀性。镀层加厚至24tun，其细小均匀的晶粒使镀层致密得几乎无孑L隙，抗蚀性能更加优异。硫酸铜试验表明，其耐腐蚀性能完全符合热浸锌标准。生产实践表明，锌铁合金镀层不仅防护性能达到热浸镀锌标准，而且生产成本比热浸镀锌低，且对环境的污染比热浸镀锌小。因此取代钢铁结构件如铁塔与线杆的角钢、扁钢、紧固件，高速公路防护栏，管道中的钢管、弯头和三通管的热镀锌是较为理想的工艺。
5 镀后处理
有人认为，锌铁合金镀层铁含量在3% 50%需闪镀一层光亮锌才能常规钝化，含铁量小于1%能常规钝化[ 。前者已形成共识，后者并非如此。即使含铁量低于1% ，电镀时对工艺条件稍有忽视，也难获得优良的钝化膜层。实践表明，氯化物锌铁合金的钝化不能用镀锌的常规钝化，只能用适合于自身特点的钝化工艺。实践表明，HNO3出光液浓度为1～3 L，各色钝化液除蓝白与军绿钝化液中HNO3均为3 L外，其余色泽钝化均无HNO3;除黑钝化中含CrO 30 g/L外，其余钝化c 含量均在0.5～5.0 g/L之间。
6 结语综上所述，锌铁合金对提高镀层质量，减薄镀层，节约金属，减少污染与降低成本等方面是取代电镀锌与热浸镀锌的理想工艺，是一个很有发展前景的防护电镀工艺。
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氯化物光亮锌铁合金电镀工艺的应用.pdf
